高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)水資源平衡分析

王玉峰

(虞城縣水利局，河南 虞城 476300)

0 引言

水量平衡是一個(gè)相對(duì)的概念，是指在一定保證率下的水量供需平衡。因此，在進(jìn)行水資源平衡分析之前，首先確定灌溉設(shè)計(jì)保證率。項(xiàng)目區(qū)以小麥、玉米等旱作農(nóng)業(yè)為主，根據(jù)《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，充分考慮項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土資源、作物種植結(jié)構(gòu)、灌溉方法和耕作習(xí)慣等因素，確定項(xiàng)目區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%。

1 工程概況

商丘市虞城縣黃冢鄉(xiāng)等3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)2019年5 000 hm2高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目性質(zhì)屬于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目。其中包含虞城縣黃冢鄉(xiāng)的彭堯村、王堂村、王老家村等24個(gè)行政村，耕地面積共4 200 hm2。黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目區(qū)(以下簡稱“高標(biāo)區(qū)”)涉及彭堯村、王堂村、秦樓村等21個(gè)行政村，耕地面積共3 200 hm2。黃冢鄉(xiāng)高效節(jié)水灌溉建設(shè)項(xiàng)目區(qū)(以下簡稱“高效區(qū)”)涉及黃冢村、秦樓村、彭堯村等9個(gè)行政村，耕地面積共1 000 hm2。

虞城縣田廟鄉(xiāng)的高莊村、孟樓村、寓賢村等3個(gè)行政村，耕地面積共500 hm2。虞城縣稍崗鎮(zhèn)的韋店村、曹莊村等2個(gè)行政村，耕地面積共300 hm2。

2 水資源平衡分析

2.1 地下水補(bǔ)給量

2.1.1 降雨入滲補(bǔ)給量

降雨入滲補(bǔ)給量按下式計(jì)算：

Pr=0.10αPF

(1)

式中：Pr-降雨入滲補(bǔ)給量，萬m3；P-降水量，mm，項(xiàng)目區(qū)多年平均降雨量為755 mm；α-年降雨入滲系數(shù)，根據(jù)《河南省水資源》查得0.20；F-計(jì)算面積，km2，黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)區(qū)面積32 km2，黃冢鄉(xiāng)高效區(qū)面積13.92 km2，田廟鄉(xiāng)項(xiàng)目區(qū)面積5 km2，稍崗鎮(zhèn)項(xiàng)目區(qū)面積3 km2。

經(jīng)計(jì)算，可得項(xiàng)目區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量為：黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)區(qū)為5.44×106m3，黃冢鄉(xiāng)高效區(qū)為1.91×106m3，田廟鄉(xiāng)為8.50×105m3，稍崗鎮(zhèn)為5.10×105m3。

2.1.2 地表水體補(bǔ)給量

地表水體補(bǔ)給量包括河道滲漏補(bǔ)給量、湖泊坑塘滲漏補(bǔ)給量、渠系滲漏補(bǔ)給量。河道側(cè)滲補(bǔ)給量取決于河道蓄水位、蓄水時(shí)間、兩岸附近地下水位、含水層厚度、滲透系數(shù)以及河道長度等因素。河道水位、水量等在豐水年和枯水年年際有較大波動(dòng)，因此計(jì)算時(shí)選取多年平均計(jì)算。

當(dāng)河道水位高于河道岸邊地下水位時(shí)，河水滲漏補(bǔ)給地下水。采用地下水動(dòng)力學(xué)法(剖面法)計(jì)算，即達(dá)西公式：

Q河補(bǔ)=10-4KIALt

(2)

式中：Q河補(bǔ)-河流側(cè)滲補(bǔ)給量，萬m3；K-剖面位置不同巖性的滲透系數(shù)，m/d，參照《河南省水資源》取值；I-垂直于剖面的水力坡降；A-單位長度河道垂直于地下水流向的剖面面積，m2/m；L-計(jì)算河段長度，m；t-河段滲漏時(shí)間，d。

河流特性及計(jì)算結(jié)果詳見表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)河道滲漏補(bǔ)給量表

2.1.3 地下水可開采量

根據(jù)《河南省水資源》，可知地下水可供水量即為多年平均淺層地下水可開采量。地下水可開采量等于地下水補(bǔ)給量乘以可開采系數(shù)。地下水可開采系數(shù)ρ可根據(jù)《河南省水資源》中表11-5確定。周口市可開采系數(shù)取值在0.70～0.80之間，該項(xiàng)目取0.80。由此可計(jì)算出項(xiàng)目區(qū)地下水可開采量。

Wdk=ρWdz

(3)

式中：Wdk-地下水可開采量，萬m3；ρ-地下水可開采系數(shù)，0.80；Wdz-地下水總補(bǔ)給量，萬m3。Wdk=0.80×(871.21+1 761.06)=2 105.82萬m3。

經(jīng)計(jì)算，虞城縣黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)內(nèi)可供水量為2 105.82萬m3。

2.2 需水量計(jì)算

2.2.1 灌溉設(shè)計(jì)保證率

虞城縣黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)以小麥、玉米等旱作農(nóng)業(yè)為主，根據(jù)《河南省土地開發(fā)整理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，充分考慮項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土資源、作物種植結(jié)構(gòu)、灌溉方法和耕作習(xí)慣等因素，確定項(xiàng)目區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%。

2.2.2 作物種植

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)作物種植調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料，項(xiàng)目區(qū)主要種植作物為小麥、玉米等，復(fù)種指數(shù)1.80。

2.2.3 灌溉定額

根據(jù)《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，將全省農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)劃分為4個(gè)二級(jí)區(qū)、8個(gè)三級(jí)區(qū)。項(xiàng)目區(qū)屬于豫東平原區(qū)，根據(jù)《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，項(xiàng)目區(qū)灌溉用水定額見表2。

表2 豫東平原區(qū)灌溉用水定額表

2.2.4 需水計(jì)算

虞城縣黃冢鄉(xiāng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)用水量包括農(nóng)作物需水和農(nóng)村生活用水及畜牧用水3部分。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)范圍圖情況可知，在需水量分析時(shí)，其農(nóng)村生活用水及畜牧用水可不做分析，僅計(jì)算項(xiàng)目區(qū)內(nèi)農(nóng)作物需水量。井灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)取0.90。

項(xiàng)目區(qū)田地主要種植冬小麥和夏玉米，還有其他零星的棉花、谷子和花生等，因比例較小，可忽略不計(jì)。項(xiàng)目區(qū)耕作制度為冬小麥和夏玉米輪作，種植比例為1∶1，復(fù)種指數(shù)1.80。

項(xiàng)目區(qū)灌溉以地下水灌溉為主，農(nóng)業(yè)灌溉用水量采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

Q=M×A/η/10 000

(4)

式(4)中：Q—農(nóng)業(yè)灌溉需水量，萬m3；M—作物全生育期凈灌溉定額；η—灌溉水利用系數(shù)，井灌區(qū)取0.90；A—作物的灌溉面積，畝。

3 結(jié)語

根據(jù)前述計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)可供水量為2 105.82萬m3，需水量為1 704.16萬m3，項(xiàng)目區(qū)總體供水量大于總體需水量，可實(shí)現(xiàn)水資源供需平衡。建議在優(yōu)先保證城鄉(xiāng)生活用水的前提下，合理配置工農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境用水，做好水資源調(diào)配和管理工作，加大對(duì)地表水資源的開發(fā)利用力度，做好節(jié)水工作，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)發(fā)展。